CN102966087A - 起臂装置及具有其的工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种起臂装置及具有其的工程机械。其中，起臂装置包括：工作油缸（10），其第一端与转台（1）铰接于第一铰接点（A）；第一支撑结构（20），第一端与臂架（2）铰接于第二铰接点（B），工作油缸（10）的第二端与第一支撑结构（20）铰接于第三铰接点（C）；第二支撑结构（30），第一端与第一支撑结构（20）铰接于第四铰接点（D），第二端与臂架（2）或转台（1）铰接于第五铰接点（E），其中，第二铰接点（B）、第四铰接点（D）和第五铰接点（E）之间限定出一个三角形。根据本发明的起臂装置结构简单，成本较低。

Description

起臂装置及具有其的工程机械

技术领域

本发明涉及一种起臂装置及具有其的工程机械。

背景技术

在强夯机、履带起重机等工程机械中，臂架的起臂均是通过钢丝绳变幅完成的。下面将以强夯机为例进行说明。强夯机是一种用于夯实地基的施工设备，主要作用是将标定重量的重锤（夯锤）提升到一定的高度（落距）后，使夯锤下落，利用其重力冲击，增加地表土层致密度，改善地面承载能力。

目前强夯机普遍使用钢丝绳变幅并设有防倾杆。如图1所示，先将臂架2’与转台1’铰接，再安装变幅钢丝绳机构，臂架2’起臂时收缩变幅钢丝绳4’，使臂架2’抬起（如图2所示）以完成起臂过程。

强夯机在提升夯锤过程中，变幅钢丝绳4’因受拉变形而存储能量，施工时夯锤与吊钩脱离瞬间，变幅钢丝绳4’存储的能量突然释放，引起臂架2’反弹。为了不致臂架2’向后倾翻，如图2所示，该强夯机在臂架2’中间设置一防倾杆5a’。如图3所示，在另一种强夯机中，除了设置有上述结构外，还增加了一上部防倾杆5b’。由于臂架2’反弹的冲击力较大，尽管防倾杆5a’和5b’内设置了弹簧可以起到一定的缓冲作用，但还是有一部分冲击力会转至转台1’，从而引起整机的晃动。强夯机需要反复将夯锤提起和下落，在长期的冲击作用下，结构件容易发生疲劳破坏，引发事故。使用寿命降低，强夯机的使用、维护成本增加。

为了改善臂架2’反弹的问题，现有技术采用的解决方案如下：起臂时利用变幅钢丝绳，工作时利用防倾油缸作为缓冲油缸，两者相对独立工作。在起臂时，收缩变幅钢丝绳使臂架抬起，接近工作状态（臂架呈80°至90°之间）时，防倾杆和防倾油缸组成的整体将臂架与车体相连，收缩防倾油缸使臂架达到工作状态，此时变幅钢丝绳已经松弛，作业时依靠防倾油缸的缓冲作用减轻臂架的反弹。

上述解决方案仍存在以下问题：

使用钢丝绳变幅需要一整套机构：马达或电动机、卷扬减速机、平衡阀、钢丝绳和滑轮组等。整套机构结构复杂、价格昂贵、故障点相对较多，并且仅用于起臂，使用频率很低，还要经常维护和保养。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单且成本较低的起臂装置及具有其的工程机械。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种起臂装置，包括：工作油缸，其第一端与转台铰接于第一铰接点；第一支撑结构，第一端与臂架铰接于第二铰接点，工作油缸的第二端与第一支撑结构铰接于第三铰接点；第二支撑结构，第一端与第一支撑结构铰接于第四铰接点，第二端与臂架或转台铰接于第五铰接点，其中，第二铰接点、第四铰接点和第五铰接点之间限定出一个三角形。

进一步地，臂架与转台的铰接点、第一铰接点和第三铰接点之间限定出一个三角形。

进一步地，第五铰接点位于第一铰接点和第二铰接点之间。

进一步地，第一支撑结构的第二端设有连接件，工作油缸和第二支撑结构铰接在连接件上，连接件上还设有保险绳，保险绳的自由端固定设置。

进一步地，第二支撑结构包括：第一管件，第一管件的一端铰接于第五铰接点，第一管件上设有第一连接孔；第二管件，沿第一管件的轴向可伸缩地套设在第一管件上，第二管件的一端铰接于第四铰接点，第二管件上设有第二连接孔；锁定件，第二管件向外伸出时第一连接孔和第二连接孔位置相对，通过在第一连接孔和第二连接孔中穿入锁定件锁定第一管件和第二管件。

进一步地，第二支撑结构为支撑油缸，支撑油缸的第一端和第二端分别铰接于第五铰接点和第四铰接点。

进一步地，第二铰接点位于臂架的远离转台的一端，第五铰接点位于臂架的靠近转台的一端。

进一步地，第一支撑结构的第一端连接于臂架顶部的后定滑轮的滑轮轴上。

进一步地，第一支撑结构的长度大于第二支撑结构的长度，臂架的长度大于第一支撑结构的长度。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械，包括转台、铰接在转台上的臂架和起臂装置，起臂装置为上述的起臂装置。

应用本发明的技术方案，起臂装置能够完成起臂、变幅、防倾和缓冲等多种功能。具体地，臂架、第一支撑结构和第二支撑结构在起臂的过程中能够形成一个整体三角形结构或者臂架、转台、第一支撑结构和第二支撑结构在起臂的过程中能够形成一个转台固定的四连杆机构，起臂前，工作油缸的活塞杆至少部分地伸出并与第一支撑结构的第二端铰接于第三铰接点。起臂时收缩活塞杆，能够带动臂架绕臂架与转台的铰接点转动。这样，臂架与地面的夹角由0°逐渐增加到工作角度，从而完成起臂操作。本申请仅通过工作油缸即可实现起臂和变幅动作，极大地简化了起臂装置的结构，从而节约了成本。另外，第一支撑结构是一个刚性构件，在臂架起臂时相当于拉索（或拉板），臂架工作时第一支撑架构相当于现有技术中的防倾杆，使得工作油缸能够对强夯机等工程机械在工作过程中引起的臂架反弹起到缓冲作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的一种强夯机在起臂前的结构示意图；

图2示出了图1的强夯机在工作时的结构示意图；

图3示出了现有技术中的另一种强夯机在工作时的结构示意图；

图4示出了根据本发明的工程机械的实施例的立体结构示意图；

图5示出了图4的工程机械的第二支撑结构的第二管件伸出时的立体结构示意图；

图6示出了图4的工程机械的连接件及保险绳的立体结构示意图；

图7a至图7c示出了图4的工程机械的装配过程示意图；以及

图8a和图8b示出了图4的工程机械的臂架的起臂过程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图4、图7b和图7c所示，根据本发明的实施例的起臂装置的包括：工作油缸10、第一支撑结构20和第二支撑结构30。上述起臂装置能够完成起臂、变幅、防倾和缓冲等多种功能。在本实施例中。工作油缸10包括缸体11和活塞杆12，缸体11与转台1铰接于第一铰接点A。第一支撑结构20的第一端与臂架2铰接于第二铰接点B，活塞杆12与第一支撑结构20铰接于第三铰接点C，在本实施例中，活塞杆12铰接于第一支撑结构的第二端。第二支撑结构30的第一端与第一支撑结构20铰接于第四铰接点D，第二支撑结构30的第二端与臂架2铰接于第五铰接点E。其中，第二铰接点B、第二铰接点D和第五铰接点E之间限定出一个三角形。

应用本实施例的技术方案，臂架2、第一支撑结构20和第二支撑结构30在起臂的过程中能够形成一个整体三角形结构，起臂前，工作油缸10的活塞杆12至少部分地伸出并与第一支撑结构20的第二端铰接于第三铰接点C，该第三铰接点C可以位于上述三角形结构的内部也可以位于上述三角形结构的外部，在本实施例中，该第三铰接点C位于上述三角形结构的外部，即第四铰接点D位于第二铰接点B和第三铰接点C之间。起臂时收缩活塞杆12，能够带动上述三角形结构绕臂架2与转台1的铰接点转动。这样，臂架2与地面的夹角由0°逐渐增加到工作角度，从而完成起臂操作（本实施例的起臂装置的装配过程以及臂架2的起臂过程将在后面结合附图进行详细说明）。本实施例仅通过工作油缸10即可实现起臂和变幅动作，极大地简化了起臂装置的结构，从而节约了成本。另外，第一支撑结构20是一个刚性构件，在臂架2起臂时相当于拉索（或拉板），臂架2工作时第一支撑架构20相当于现有技术中的防倾杆，使得工作油缸10能够对强夯机等工程机械在工作过程中引起的臂架反弹起到缓冲作用。

为了便于起臂，臂架2与转台1的铰接点F、第一铰接点A和第三铰接点C之间限定出一个三角形，即铰接点F、第一铰接点A和第三铰接点C不在一条直线上。优选地，为了起臂更加省力，第五铰接点E位于第一铰接点A和第二铰接点B之间。

第二铰接点B可以位于臂架2的中部，或者优选位于臂架2的远离转台1的一端。在本实施例中，第一支撑结构20的第一端连接于臂架2顶部的后定滑轮3的滑轮轴上，这样使得起臂过程更为省力。相对应地，第五铰接点E可以靠近臂架2与转台1的铰接点F。

为了使得工作油缸10在起臂时更加容易、臂架2支撑更加稳定，在本实施例中，第一支撑结构20的长度大于第二支撑结构30的长度，臂架2的长度大于第一支撑结构20的长度，即，第一支撑结构20、第二支撑结构30和臂架2组成以臂架2为底边的钝角三角形。第一支撑结构20可以为箱形结构或者平行设置的两个支撑架，在本实施例中，第一支撑结构20为桁架结构。

为了保证起臂装置的稳定性，工作油缸10和第二支撑结构30均可以设置为多个，如图5和图6所示，在本实施例中，工作油缸10和第二支撑结构30均为两个。

第二支撑结构30可以是固定长度的管件，或者是可以收缩的部件比如支撑油缸，采用支撑油缸时，该支撑油缸的第一端和第二端分别铰接于第五铰接点E和第四铰接点D。在本实施例中，如图5、图6和图7b所示，在本实施例中，第二支撑结构30包括：第一管件31、第二管件32和锁定件33。第一管件31的一端铰接于第五铰接点E，第一管件31上设有第一连接孔311。第二管件32沿第一管件31的轴向可伸缩地套设在第一管件31上，第二管件32的一端铰接于第四铰接点D，第二管件32上设有第二连接孔321。如图7b所示，在臂架2起臂前，工作油缸10的活塞杆12部分地伸出，此时，第二管件32收缩在第一管件31内，第一连接孔311和第二连接孔321位置错开。将活塞杆12继续伸出，第二管件32会向外伸出，第一连接孔311和第二连接孔321位置相对（如图6所示），停止工作油缸10的动作，通过在第一连接孔311和第二连接孔321穿入锁定件33锁定第一管件31和第二管件32。其中，第一管件31和第二管件32被锁定时第三铰接点C和第四铰接点D远离臂架2。

本实施例中起臂装置结构简单，结构件受力合理。工作元件中强度最大的是工作油缸10，保证工作油缸10的可靠性即可提高整机的可靠性。为了进一步确保起臂装置的稳定性以保证其安全工作，如图5所示，第一支撑结构20的第二端设有连接件21，工作油缸10和第二支撑结构30铰接在连接件21上，连接件21上还设有保险绳40，保险绳40的自由端固定设置，可以连接在工作油缸10的缸体11上或者转台1上。在施工时，如果工作油缸10出现问题，保险绳40能够拉住第一支撑结构20进而拉住臂架2，防止意外的发生。

下面根据图7a至图7c对本实施例的起臂装置的装配过程进行说明。具体如下：

如图7a所示，先将工作油缸10连接在转台1上，使得缸体11与转台1铰接于第一铰接点A。

如图7b所示，将臂架2铰接在转台1上，并安装第一支撑结构20和第二支撑结构30。具体地，将第一支撑结构20的第一端与臂架2铰接于第二铰接点B，第一支撑结构20的第二端与活塞杆12铰接于第三铰接点C，此时活塞杆12部分地伸出后与第一支撑结构20的第二端铰接。第二支撑结构30的第一端与第一支撑结构20铰接于第四铰接点D，第二端与臂架2铰接于第五铰接点E。第二支撑结构30的第一管件31的一端铰接于第五铰接点E，第一管件31上设有第一连接孔311，第二管件32的一端铰接于第四铰接点D，第二管件32上设有第二连接孔321。此时，第二管件32收缩在第一管件31内，第一连接孔311和第二连接孔321位置错开。

如图7c所示，安装起升钢丝绳，工作油缸10的活塞杆12继续伸出，在上述过程中，第三铰接点C和第四铰接点D会逐渐远离臂架2。当活塞杆12伸出一定长度时，第一连接孔311和第二连接孔321位置相对，停止工作油缸10的动作，通过在第一连接孔311和第二连接孔321穿入锁定件33锁定第一管件31和第二管件32，使得第二支撑结构30的长度固定。这样，就完成了臂架2起臂前的装配。

下面根据图8a和图8b对本实施例的起臂装置的进行说明。具体如下：

如图8a所示，收缩活塞杆12，能够带动臂架2、第一支撑结构20和第二支撑结构30形成的三角形结构绕臂架2与转台1的铰接点转动。这样，臂架2与地面的夹角由0°逐渐增加到工作角度，从而完成起臂操作。如图8a所示，活塞杆12的收缩能够完成臂架2的变幅。

如图8b所示，臂架2起臂完成后，安装夯锤8即可开始施工工作了。

在图中未示出的实施例中，与上述实施例的区别在于，第二支撑结构30的第二端与转台1铰接于第五铰接点E，此时，臂架2、转台1、第一支撑结构20和第二支撑结构30在起臂的过程中能够形成一个转台1固定的四连杆机构。起臂时收缩活塞杆也能够带动臂架2绕臂架2与转台1的铰接点F转动从而实现起臂和变幅动作。其原理与上述实施例相似，在此不再赘述。

本发明还提供了一种工程机械，图4示出了根据本发明的本实施例——强夯机。上述强夯机包括底盘7、转台1、枢转连接在转台1上的臂架2、安装在臂架2头部的后定滑轮3和前定滑轮、设置在转台1上的起升卷扬6a、起升钢丝绳6b、脱钩器、夯锤8和起臂装置，该起臂装置为上述的起臂装置。应用了上述起臂装置使得强夯机结构简单、成本较低并且整机可靠性高。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、简化了机构。现有技术中，起臂时用钢丝绳变幅，机构较为复杂，由马达、卷扬减速机、钢丝绳、滑轮组等组成。本发明中，起臂时用工作油缸即可实现，机构明显简化，故障点明显降低。

2、降低了成本。工作油缸的成本与第一支撑结构和第二支撑结构的成本的总和，远小于变幅机构（马达、卷扬减速机、钢丝绳、滑轮组等）与拉索（拉板）的成本总和。

3、提高了可靠性。本申请中所用的机构简单，结构件受力合理。工作元件中强度最大的是工作油缸，保证工作油缸的可靠性即可提高整机的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种起臂装置，其特征在于，包括：

工作油缸（10），其第一端与转台（1）铰接于第一铰接点（A）；

第一支撑结构（20），第一端与臂架（2）铰接于第二铰接点（B），所述工作油缸（10）的第二端与所述第一支撑结构（20）铰接于第三铰接点（C）；

第二支撑结构（30），第一端与所述第一支撑结构（20）铰接于第四铰接点（D），第二端与臂架（2）或转台（1）铰接于第五铰接点（E），

其中，所述第二铰接点（B）、第四铰接点（D）和第五铰接点（E）之间限定出一个三角形。

2.根据权利要求1所述的起臂装置，其特征在于，所述臂架（2）与转台（1）的铰接点（F）、第一铰接点（A）和第三铰接点（C）之间限定出一个三角形。

3.根据权利要求1所述的起臂装置，其特征在于，所述第五铰接点（E）位于所述第一铰接点（A）和第二铰接点（B）之间。

4.根据权利要求1所述的起臂装置，其特征在于，所述第一支撑结构（20）的第二端设有连接件（21），所述工作油缸（10）和第二支撑结构（30）铰接在所述连接件（21）上，所述连接件（21）上还设有保险绳（40），所述保险绳（40）的自由端固定设置。

5.根据权利要求1所述的起臂装置，其特征在于，所述第二支撑结构（30）包括：

第一管件（31），所述第一管件（31）的一端铰接于所述第五铰接点（E），所述第一管件（31）上设有第一连接孔（311）；

第二管件（32），沿所述第一管件（31）的轴向可伸缩地套设在所述第一管件（31）上，所述第二管件（32）的一端铰接于所述第四铰接点（D），所述第二管件（32）上设有第二连接孔（321）；

锁定件（33），所述第二管件（32）向外伸出时所述第一连接孔（311）和第二连接孔（321）位置相对，通过在所述第一连接孔（311）和第二连接孔（321）中穿入所述锁定件（33）锁定所述第一管件（31）和第二管件（32）。

6.根据权利要求1所述的起臂装置，其特征在于，所述第二支撑结构（30）为支撑油缸，所述支撑油缸的第一端和第二端分别铰接于所述第五铰接点（E）和第四铰接点（D）。

7.根据权利要求1所述的起臂装置，其特征在于，所述第二铰接点（B）位于所述臂架（2）的远离所述转台（1）的一端，所述第五铰接点（E）位于所述臂架（2）的靠近所述转台（1）的一端。

8.根据权利要求7所述的起臂装置，其特征在于，所述第一支撑结构（20）的第一端连接于所述臂架（2）顶部的后定滑轮（3）的滑轮轴上。

9.根据权利要求8所述的起臂装置，其特征在于，所述第一支撑结构（20）的长度大于所述第二支撑结构（30）的长度，所述臂架（2）的长度大于所述第一支撑结构（20）的长度。

10.一种工程机械，包括转台（1）、铰接在所述转台（1）上的臂架（2）和起臂装置，其特征在于，所述起臂装置为权利要求1至9中任一项所述的起臂装置。

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